Import des librairies¶
Import des librairies python permettant de faire fonctionner les scripts
Données de pression d'eau dans la cavité¶
Reférence : Haut du P50
Lieu de Mesure : 5m au dessus du siphon d'après la topographie
Données de hauteur d'eau torrent¶
Données des fluorimètres¶
Gouille de salin¶
Caffo¶
Retord¶
Données topographiques : Volume du puits¶
Le volume du puits étant réaliser à partir d'une topographie spéléo nous estimons que la conversion réaliser minimise le volume réel.
Altitude minimale et maximale du mesh -222.125748 -118.062584
Cette courbe présente le volume d'eau dans le puits en fonction de la hauteur d'eau mesurée.
Conversion d'une hauteur d'eau en volume¶
Par une interpolation suivant un modèle "cubic", nous définissons une fonction de conversion d'une hauteur d'eau vers un volume d'eau.
Conversion des hauteurs d'eau des reefnets en volume d'eau.
Détermination des phases de mises en charge¶
En calculant la dérivé en chaque point de la courbe, nous déterminons les périodes de mise en charge et de vidange de la cavité. L'utilisation d'un seuil à 0.1 m/h, nous fait filter possiblement un peu trop certaines phase mais permet de conserver une continuité sur les mises en charge de grande ampleur.
Hauteur¶
239
Volume¶
488
Etude de la mise en charge¶
La mise en charge est linéaire dans ce conduit karstique. Nous appliquons une régréssion linéaire sur chacune des phases de mise en charge identifiées. La figure ci-dessous représente la plus grande mise en charge enregistrée.
Représentation statistique de la mise en charge du conduit karstique
📊 Analyse descriptive : Mise en charge niveau initiale : - Moyenne : 470.3506 m3 - Médiane : 288.7153 m3 - Ecart-type : 419.9238 m3 - Min : -53.1549 m3 - Max : 2453.8919 m3 - Skewness : 2.2048 - Kurtosis : 6.6163 Pente : - Moyenne : 32.5450 m3 - Médiane : 19.7532 m3 - Ecart-type : 42.7715 m3 - Min : 3.7052 m3 - Max : 327.3310 m3 - Skewness : 4.0018 - Kurtosis : 20.2876
Etude de la vidange¶
La vidange est linéaire dans ce conduit karstique. Nous appliquons une régréssion linéaire sur chacune des phases de vidange identifiées. La figure ci-dessous représente la plus grande vidange enregistrée.
Représentation statistique de vidange du conduit karstique
📊 Analyse descriptive : Décrues niveau résiduel : - Moyenne : 568.9290 m3 - Médiane : 438.7851 m3 - Ecart-type : 487.1926 m3 - Min : 68.9528 m3 - Max : 3077.4772 m3 - Skewness : 2.5246 - Kurtosis : 8.1915 pente : - Moyenne : -15.2367 m3 - Médiane : -9.0697 m3 - Ecart-type : 18.5308 m3 - Min : -179.9399 m3 - Max : -3.7027 m3 - Skewness : -4.8430 - Kurtosis : 33.7734
Capacité de stockage (calculée en reliant variation de niveau à variation de volume si tu connais la géométrie de la cavité).
Corrélation avec les données météos¶
Nous avons cherché les corrélations avec les données météos observées à la station Meteo-France de Tignes. Nous réalisons un shift de 4°C de la température à Tignes pour compenser la différence d'altitude avec l'entrée de la grotte.
La corrélation entre la tempréature en surface et les hauteurs d'eau est importante. Un coeeficient de corrélation de 0.83 est obtenu quand nous réalisons un shift de 7h de la témpérature. Nous avons sélectionné une fênetre temporelle sans précipitation et présentant un signal journalier de fonte important.
479 [[1. 0.83529728] [0.83529728 1. ]]
Comparer la réponse en fonction des pluies ou apports (corrélation pluie–niveau).
Un temps de latence de 21-22h est identifié entre les précipitations et la mise en charge du réseau. Ce résultat pose question car la fonte est active au même moment et vient etre amplifié par les précipitations liquides.
Lag max (heures): -22 => -0.9166666666666666 jours
Best lag = 21.0 heures (0.88 jours) Corrélation maximale = 0.501
Traçage hydrologique¶
Gouille de Salin¶
Calibration du GGUN FL30¶
| Blanc | Solution 1 | Solution 2 | Solution 3 | |
|---|---|---|---|---|
| Concentration (ug/L) | 0 | 92.0070929 | 577.000 | 1257.43027 |
| Valeur | 163.82 | 372.96 | 1825.74 | 2486.06 |
Le blanc est réalisé sur l'eau de la Gouille de Salin durant 10 jours. Cette valeur soustraite au signal brut avant conversion.
Nous avons choisi de réaliser une courbe de calibration linéaire. Une polynomiale de degré 2 ne permettait pas d'obtenir de résultats croissants. Nous avons également essayé une courbe log10.
Nous forçons
Blanc (mV) calculé sur les 10 premiers jours : 3.207344262295082
Fit linéaire : slope = 0.4940580040416685 intercept = 3.207344262295082
Calcul de la masse de fluorésceine¶
Intégration de la concentration de fluorésceine dans le temps. Nous avons choisi d'intégrer que les valeurs supérieurs à 5 $\micro$g/l
Débits estimé en moyenne à 200 l/s
Pas de temps 15min
Résultats¶
Les valeurs de fluorescence sont comprises entre 0 et 250 ppb après la calibration que nous avons réalisée. Le fluocapteur installé à proximité du fluorimètre affiche un résultat positif. Le fluorimètre est resté sans batterie pendant 15 jours. Nous avons obtenu un signal très rapidement après le remplacement des batteries. Il y a de fortes chances que nous ayons raté une partie du signal.
Le débit de la gouille de Salin est considéré comme constant. La masse de fluoréscéine restituée est de 50g sur les 6 650g injectés.
Interprétations¶
Le signal est clair. L'eau de la Petite Balme ressort à la gouille de Salin. Le temps de transfert est supérieur à un mois et semble pouvoir durer au moins deux mois. La forme de la courbe nous dit que la restitution se fait par a-coups qui ne sont pas forcément en lien avec les précipitations. Nous ne disposons pas d'une courbe avec une décroissance régulière de la concentration comme cela est souvent observé en milieu karstique. Nous pouvons en déduire que la circulation de l'eau dans le système est longue et assez déordonnée.
Seulement une partie du signal est disponible, il n'est donc pas possible d'extraire plus d'informations de ce résultat.
Source de Caffo¶
Résultats¶
Les valeurs de fluorescence sont de 0 ppb après la calibration que nous avons réalisée. Le fluocapteur installé à proximité du fluorimètre affiche un résultat positif. La source de Caffo présente un débit constant avec de faibles variations journalières. La turbidité de la source est très faible.
Interprétations¶
Il est difficile de comprendre les résultats obtenus. Il n'y a aucun impact des précipitations sur le débit de cette source.
Torrent du Retort¶
Résultats¶
Les valeurs de fluorescence varient de 1 à 15 ppb après calibration. Ces valeurs sont faibles compte tenu d'une possible sortie du traceur à 2 km de son point d'injection.
Nous observons trois types de variations de la fluorescence :
- des pics de fluorescence et de turbidité concomitants à des précipitations, et ce même avant l'injection du traceur.
- À partir de mi-septembre, nous observons des périodes de plusieurs jours durant lesquelles les valeurs de fluorescence et de turbidité sont élevées. Ces pics disparaissent après des précipitations. Nous identifions trois périodes correspondant à ces variations : du 17 au 22 septembre, du 2 au 5 octobre et du 8 octobre jusqu'à la fin de la mesure.
- Nous observons également un signal journalier de la fluorescence, mais pas de variation de la turbidité selon ce cycle. Ce phénomène est principalement observable entre début septembre et début octobre. Ce signal est cyclique, avec un minimum vers 13 h et un maximum vers 1 h.
Interprétations¶
Nous estimons que les pics de fluorescence observés proviennent de la fluorescence naturelle liée à la mobilisation de la matière organique lors des pluies, ce qui explique l'augmentation de la turbidité au même moment et l'absence de courbe de décroissance.
Les périodes de fluorescence longue que nous avons observées pourraient provenir d'une obstruction du capteur par des sédiments. Lors de la récupération du fluorimètre, celui-ci était sale (cf. photo). Le fait que ces périodes se terminent par des précipitations, sauf pour la dernière, nous fait pencher pour cette hypothèse.
Nous avons émis plusieurs hypothèses pour expliquer ces cycles journaliers observés :
- l'impact de la lumière ambiante, bien que le capteur ait été mis en place dans un tube en plastique noir légèrement perforé (cf. photo).
- cycle de respiration de la végétation et de la zone humide dans laquelle l'eau résurge.
Nous penchons plutôt pour la seconde hypothèse, car les variations sont faibles et régulières. Nous avons surtout des arguments contre la première. Un effet du soleil et de la lumière extérieure ne serait visible que pendant la journée, ce qui impliquerait une fluorescence constante la nuit. Nous sommes preneurs d'autres hypothèses pour expliquer cela. Bien que cet effet semble n'avoir aucun rapport avec le traçage.
Caractérisation hydraulique du système karstique¶
Température¶
Représentation de l'ensemble des données de température disponible durant la période de l'étude.
Figure de l'évolution de la température dans le puits d'entrée¶
Figure de l'évolution de la température dans le P50¶
Hauteur d'eau et température¶
Nous recherchons une corrélation entre les mise en charge et la température. L'eau apporte de la chaleur dans la cavité en été mais à la période de fonte elle semble apporter du froid.
Annexe¶
Régression linaire sur les phases de charges identifiées¶
Régression linaire sur les phases de vidanges identifiées¶
